湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文題目龍門吊設(shè)計系部機械工程系專業(yè)機電一體化班級308-2姓名何斌指導(dǎo)教師:安紅戰(zhàn)1/16摘要龍門吊是一種專用的起重機，因其形狀像門而得其名。主要作業(yè)于露天作業(yè)，并在固定軌道＜雙軌）上作業(yè)。門吊大多按導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)來劃分可分為箱梁結(jié)構(gòu)式門吊和花架結(jié)構(gòu)式門吊，也可按起重量來劃分15T以下為輕型門吊，15T--150T為中型門吊，150T以上為重型門吊。由于箱梁結(jié)構(gòu)式門吊性能穩(wěn)定，但運輸拆裝等不便所以使用上為貨場等固定場所使用。花架式結(jié)構(gòu)門吊，由其造價低廉，便于運輸，操作方便，廣泛適用于修公路鐵路等建設(shè)工程上。龍門吊的名稱主要還是由于公路建設(shè)上所來的。它是集機電于一體的工程機械設(shè)備，廣泛用于各行各業(yè)的操作中，其發(fā)展具有一定的厲史。在我國生產(chǎn)龍門吊的公司有河南衛(wèi)華起重，它在起重行業(yè)占有相當(dāng)大的比率，本文所設(shè)計的龍門是一種小型的吊車，設(shè)計制作簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，自重輕，體積小，使用方便，橫梁和立柱的結(jié)構(gòu)成“門”字形，它由葫蘆起升機構(gòu)、支腿、大車運行機構(gòu)、主梁、操縱室、梯子、平臺欄桿安裝組成，具有減速器密封性好，齒輪、齒軸均采用優(yōu)質(zhì)滲碳鋼經(jīng)熱處理強化，齒面硬度高，耐磨性好，機械效率高的優(yōu)點。采用錐形轉(zhuǎn)子制動電動機，簡化制動機構(gòu)。本產(chǎn)品形式多樣，適用性好，可廣泛用于提升重物及各種形式〈直的、彎曲的、圓的）工字鋼軌道上，也可用于單梁、雙梁、懸掛、旋臂及輕型龍門起重機上。等特點，所以對它的設(shè)計改造是輔助生產(chǎn)制造的重要工具。關(guān)鍵字：龍門吊主梁結(jié)構(gòu)調(diào)試摘要1目錄21概述31.1機械設(shè)計的發(fā)展31.2龍門吊的應(yīng)用與改進31.3龍門吊的類型42龍門吊總體結(jié)構(gòu)設(shè)計52.1總體設(shè)計步驟52.2龍門吊總體結(jié)構(gòu)方案52.3龍門吊主要技術(shù)參數(shù)63龍門吊關(guān)鍵部件的設(shè)計與校核73.1電動葫蘆的選擇73.2主梁的設(shè)計與校核74龍門吊使用說明124.1小型龍門吊的特點124.2注意事項12結(jié)束語13致謝14參考文獻151概述1.1機械設(shè)計的發(fā)展為了適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機械設(shè)計在近30年來發(fā)生了相當(dāng)大的變化。設(shè)計方法更趨于科學(xué)、完善，計算精度更高，計算速度更快。主要有以下方面：一、基礎(chǔ)理論不斷深化和擴展。例如摩擦學(xué)研究摩擦表面間的物理和化學(xué)性質(zhì)，進一步探索薄層摩擦副的機理和計算問題；彈，性流體動力潤滑研究計算重載點、線接觸的最小油膜厚度、摩擦力和摩擦溫度等問題，以提高齒輪傳動、滾動軸承等的壽命和可靠性等。疲勞斷裂從無限壽命設(shè)計發(fā)展到有限行命設(shè)計；從常規(guī)疲勞強度設(shè)計發(fā)展到用特環(huán)彈塑性解的局部應(yīng)力-應(yīng)變法估算裂紋形成壽命，用裂紋擴展原理估算裂紋擴展壽命；并進一步發(fā)展微裂紋、短裂紋、長裂紋用微觀-宏觀結(jié)合的壽命估算理論等。二、傳統(tǒng)的機械設(shè)計偏重于零件、部件的靜態(tài)設(shè)計，現(xiàn)正向以局部或整個機械系統(tǒng)為對象的動態(tài)設(shè)計方法擴展。研究機械系統(tǒng)的動力學(xué)問題對發(fā)展高速機械具有重要意義。三、為使產(chǎn)品設(shè)計更科學(xué)、更完善、更有市場競爭能力，新的設(shè)計方法不斷出現(xiàn)，如優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計、系統(tǒng)設(shè)計、模塊化設(shè)計、價值工程、造型設(shè)計、疲勞強度設(shè)計、蠕變設(shè)計、摩擦學(xué)設(shè)計、計算機輔助設(shè)計等。四、由于電子計算機具有運轉(zhuǎn)速度快、計算精度高、有記憶和邏輯判斷功能等特點，在機械設(shè)計的各個領(lǐng)域中，正在得到越來越廣的應(yīng)用。1.2龍門吊的應(yīng)用與改進1.2.1龍門吊的作用龍門吊是一種提高勞動生產(chǎn)率，改善勞動條件的大型裝卸機械，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，一般應(yīng)用在造船廠基地大型鋼結(jié)構(gòu)船段的吊裝、鐵路貨場、港口碼頭、工礦料場、機械加工車間、倉庫機械制造、裝配工廠、水電站車間廠礦、企業(yè)中廣泛使用。隨著全球經(jīng)濟一體化，近幾年機械制造業(yè)務(wù)逐漸增加，對于工廠中生產(chǎn)的大批材料，如鋼材、＜成捆）木材等的搬運用人力非常困難，為此龍門吊的設(shè)計與研究迫在眉睫，把小型龍門吊的設(shè)計工作提高到一個新的臺階，使之更加科學(xué)合理以減輕了工人的體力勞動，提高勞動生產(chǎn)率。要保證生產(chǎn)的順利進行，機械設(shè)備是關(guān)鍵，而龍門吊是其中創(chuàng)造財富所必不可少的工具，它對生產(chǎn)起著舉足輕重的作用。1.2.2龍門吊的改進中國工程起重機＜龍門吊）行業(yè)在經(jīng)歷了2003年的高速發(fā)展后，雖然在2004年起重機市場經(jīng)歷了上半年的大起、下半年的大落，但是各項經(jīng)濟指標(biāo)仍創(chuàng)歷史新高，故2004年又稱為超高速發(fā)展的一年。從2005年1-10月情況分析，應(yīng)當(dāng)說中國工程起重機行業(yè)已進入了平穩(wěn)、可持續(xù)發(fā)展階段。據(jù)工程起重機分會對23個主機生產(chǎn)企業(yè)的統(tǒng)計，2005年1-10月，產(chǎn)品銷售收入55.7億元，同比增長-4.8%。利潤總額2.83億元，同比增長-32.7%。工業(yè)增加值8.8億元，同比增長-17.8%。銷售各類起重機和其他工程機械11368臺，同比增長-15%。1.3龍門吊的類型LDA型電動單梁LX型電動單梁懸掛式LP型電動單梁式DZ12A型單梁抓斗式LH型電動葫蘆雙梁橋式QD型電動雙梁橋式QZ型電動雙梁抓斗橋式MH型電動葫蘆單梁門式MHD型電動雙梁門式手動單梁、雙梁BBD、BBS型旋臂GMH型固定式、YMH型移動式葫蘆門式

2龍門吊總體結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1總體設(shè)計步驟⑴合理選型根據(jù)使用要求、合理選擇零件的類型及相應(yīng)結(jié)構(gòu)⑵載荷分析分析計算零件和受的載荷⑶選材概括工作條件、使用要求、選擇適當(dāng)?shù)牟牧戏治鍪У男问健⒋_定計算準則、判定主要失效形式、確定計算準則⑷計算確定零件的基本尺寸、參數(shù)、尺寸數(shù)目多于計算準則數(shù)目、有些參數(shù)是選定的。2.2龍門吊總體結(jié)構(gòu)方案龍門吊的龍門架是由四條龍門腿組成，兩根縱梁和兩根橫梁組成龍門支腿,龍門腿是一箱形結(jié)構(gòu)，其外部為走行系統(tǒng)之鏈條傳動箱，橫梁亦是箱形結(jié)構(gòu)，為走行系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ).縱梁是組焊接工字型梁，為便于公路，鐵路運輸,采用螺栓連接，縱梁為動力傳動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)安裝基礎(chǔ)。龍門吊總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1龍門吊總體結(jié)構(gòu)圖2.3龍門吊主要技術(shù)參數(shù)此次設(shè)計的龍門吊主要技術(shù)參數(shù)如下表所示。表1龍門吊主要技術(shù)參數(shù)起重量主提升重量1—5T副提升重量5—10T跨度6M提升高度8M工作級別A4A3速度主鉤提升速度0.5m5m/min天車運行速度6m15m/min大車運行速度3m—30m/min副鉤提升速度8m/min副鉤運行速度20m/min電動機功率主鉤提升11—32kw副鉤提升7.5—13kw副鉤運行0.8kw天車運行6—18kw天車運行6—36kw起重機總重8T—200T整機總功率10kw—130kw最大輪壓5KN—500KN薦用鋼軌P50/P43/P38電源三相交流電50Hz380V3-phase3龍門吊關(guān)鍵部件的設(shè)計與校核3.1電動葫蘆的選擇電動葫蘆簡稱電葫蘆，由電動機，傳動機構(gòu)和卷筒或鏈輪組成。分鋼絲繩電動葫蘆和環(huán)鏈電動葫蘆兩種。通常用自帶制動器的鼠籠型錐形轉(zhuǎn)子電動機或另配電磁制動器的圓柱形轉(zhuǎn)子電動機驅(qū)動，起重量一般為0.1~80噸，起升高度為3?30M，多數(shù)電動葫蘆由人用按鈕跟隨操作，也可在司機室內(nèi)操作或采用有〈無）線遠程距離控制，電動葫蘆除可單獨使用外還同手動，車動或電動小車裝配在一起懸掛在建筑物的頂棚或起重機的梁上使用。LDA型電動單梁起重機與CDI，MDI型電動葫蘆配套使用。它可起升重物并沿主梁縱向移動。選用CDI型的電動葫蘆即可3.2主梁的設(shè)計與校核3.2.1龍門吊載荷的確定貝雷片材料為6Mn鋼，其拉、壓、彎容許應(yīng)力為W]=1.3x210.0=273.0MPa，容許剪應(yīng)力[t]=1.3x160.0=208.0MPa，弦桿截面積A0=25.48cm2,慣性矩I0=396.6cm4，每片重270kg。銷子為30CrMnTi鋼，直徑5cm，容許剪應(yīng)力[t]=0.45x1300=585.MPa，每個重3kg。加強弦桿材料同貝雷片，每根重80kg。由貝雷片拼裝的龍門吊均為多次超靜定結(jié)構(gòu)，計算非常繁雜。由于其為臨時結(jié)構(gòu)，故一般都把它簡化為靜定結(jié)構(gòu)計算。*7XZ/E|卜kN/rTl圖2龍門吊載荷示意圖龍門吊的載荷包括下面三種：（1＞橫梁均布荷載q1經(jīng)計算為3kN/m。包括桁架片、桁架支撐片。加強弦桿、平車走行線等均近似均布，按均布荷載考慮。（2＞風(fēng)荷載q2經(jīng)計算為0.4kN/m。風(fēng)荷載一般只考慮在支腿上。（3＞集中荷載p經(jīng)計算為200kN/m。集中力即為小車輪作用于鋼軌上的力，嚴格講，小車有2排輪子，應(yīng)為2個集中力，因其間距很小，為安全與方便起按1個集中力考慮。集中荷載包括T梁、小車、滑輪組、卷揚機、鋼絲繩等重量。彎矩1-1截面跨中彎矩MI-I如圖3所示，CD桿為現(xiàn)場加工桿件，精度不高，加工時孔偏大，所以CD桿對橫梁上弦桿約束不是十分有力。產(chǎn)格講，橫梁與支腿之間是介于簡支與剛構(gòu)之間的一種結(jié)構(gòu)，計算1-1彎矩時把它當(dāng)成簡支處理。這樣偏于安全，經(jīng)計算為1215kN?m。圖3龍門吊應(yīng)力計算示意圖如上所述,cd桿對橫梁上弦桿有一定的約束，所以在計算II-n截面負彎矩時把它當(dāng)成“I”形剛構(gòu)處理。這樣，如集中荷載在跨中時，加上風(fēng)荷載作用則在n-n截面產(chǎn)生最大負彎矩.經(jīng)計算，均布荷載qi對n-n截面產(chǎn)生的負彎矩M1為-51.45kN?m;集中荷載在-245kN?m;風(fēng)荷載q2對n-II截面產(chǎn)生的負彎矩M3為-49.98kN?m;則11-II截面負彎矩MII=M1+M2+M3=-366.4。主梁的設(shè)計計算涉及到：自重載荷、起升載荷、水平載荷、附加載荷的計算；不同點的剪切力、應(yīng)力，彎矩；支反力、側(cè)向力、約束彎曲、約束扭轉(zhuǎn)、剛度計算；截面的慣性矩、斷面模量、靜矩和彎心的計算；計算結(jié)果再經(jīng)主梁的限制條件〈正應(yīng)力、剪應(yīng)力、水平和垂直靜剛度剛度、動剛度、腹板的高度比值、翼緣板的寬厚比值、主梁的跨高比值和跨寬比值、設(shè)計變量的邊界約束條件進行優(yōu)化）。一般來說，根據(jù)橋機生產(chǎn)廠家的規(guī)范，端梁不進行強度、剛度等計算，端梁計算只是為了確定端梁形式及與主梁的連接方式〈鉸接還是剛性連接)，根據(jù)主梁參數(shù)從端梁系列庫中選擇端梁型號，確定端梁的主要參數(shù)。首先根據(jù)任務(wù)書要求，選擇主、副小車的起重量4噸和跨度7.5M。3.2.2主梁設(shè)計指標(biāo)剛度條件：容許撓度見GB381185起重機械設(shè)計規(guī)范y…5/750]。強度條件：容許強度見BJ1788鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范aV[a]=215N/mm2=2194kg/cm2。主梁的強度與剛度校核：剛度不足說明其主梁截面尺寸比較小，同時也反映其強度富裕量比較小，使用一段時間后，主梁原有的上拱會逐步消失，這時加載以后，主梁下?lián)暇桶l(fā)生在水平線以下1%°L(L為跨度＞。主梁剛度校核條件包括靜剛度和動剛度，靜剛度以靜態(tài)彈性變形量表述。靜剛度的校核即驗算額定載荷和小車自重在大跨度中引起的靜撓度，經(jīng)驗算得：靜撓度f=0.89%動剛度以滿載自振頻率表征或驗算空載自振周期。按照規(guī)定，一般起重機不用校核動剛度。主梁的Mmax、Qmax、Fmax,代入下列公式進行強度和剛度驗算彎曲正應(yīng)力強度條件amax二Mmax/WxV[aw]彎曲剪應(yīng)力強度條件tmax二Qmax/Ix^V[t]彎曲剛度條件：fmax〈[f]式中符號均為通號，其意義不在贅述，其中主梁的最大撓度＜Fmax＞發(fā)生在最大受力的跨中截面，由結(jié)構(gòu)位移計算的常用方法可導(dǎo)出其計算式為Fmax=99/384EF(8-4a/式中E一主梁所用材料的彈性模量I一鋼梁橫截面對其中性軸的慣性矩3.2.3主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計最大剪應(yīng)力Tmax所有銷子受剪均為雙剪狀態(tài)，cmax二Q中/2A=109.2MPa（<[t]=585.0MPa>?？缰袚隙萬max按計算M「I進行簡化，則fmax=f集中+f均二38mm（<[f]=L/500=42mm>。主要計算準則：<1）強度--抵抗塑變、整體斷裂、表層斷裂的能力a<[a]<2）剛度--抵抗彈，性變形的能力（5<[^]<3）耐磨性足夠的壽命條件性計算：p<[p]、pv<[pv]<4）溫升計算--正常工作At<[At]主梁截面由：y=￡yA/SA=（yxA+2yxA+yxA>/（A+2A+A>xiii112233123二（79.2x54.4+2x65.9x15+20x94.1>/（54.4+2x15+94.1>=45.756cm。得：y1=79.2-45.756=33.444cm,y2=65.9-45.756=20.144cm,y3=20-45.756=-25.756cm。S：￡l=￡li+￡yi2Aio得:Sl=I1+2I2+I3+y12x54.4+2y22x15+y32x94.1=159817cm4。由：W=I/y。xmax得：W=159817/45.756=3493ox主梁受力圖（以下由主梁最大受力點分析〉剛度校核由：y'=pl/48EI=0.65o考慮主梁動載系數(shù)為1.1,則ymax=y'maxx1.1=0.72。10/16

<1/750=1.27。結(jié)論：y強度校核max由：a=M/W=(pl/4＞/W=(12000x950/4＞/3493=816kg/cm2o<1/750=1.27。結(jié)論：y強度校核跨中和有效懸臂點的撓度，分別等于該測點空載和重載時對應(yīng)的拱度和翹度的數(shù)值之差，用公式可表示為：跨中：F3=f3空—f3重懸臂：F1=f1空-^重F5=f5空—f5重幾點說明：以上所有公式中“l(fā)”均是按兩端有效懸臂相等計算的，若兩端有效懸臂長度不等時，則各式f1,f5中的“l(fā)”分別由對應(yīng)的11,15代替進行計算即可。4龍門吊使用說明4.1小型龍門吊的特點(1＞結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，安裝容易。(2＞操作簡單，工人不必經(jīng)過專門訓(xùn)練。(3＞維護簡單，不必制定嚴格的維護保養(yǎng)制度。(4＞安全性高，可以遙控遠距離操作。11/164.2注意事項(1＞龍門吊應(yīng)有專人開車，司機應(yīng)經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，熟悉本機的結(jié)構(gòu)特點和操作方法，并經(jīng)考試合格后發(fā)給合格證書，才允許開車。(2＞嚴禁非司機開車。(3＞司機工作時，只聽地面上專門人員指揮〈并且只能有1人指揮)，但是無論什么人發(fā)出停車信號時均應(yīng)停車，查明情況再開車。(4＞每日每次開車前，必須檢查所有機械和電器設(shè)備是否良好，操作系統(tǒng)是否靈活，并按規(guī)定對設(shè)備進行保養(yǎng)和潤滑。(5＞每班第一次吊運物品以使吊運接近額定負荷的物品時，司機應(yīng)先將重物起重至不超過0.5m高度，然后下降到接近地面時制動。(6＞禁止超負荷使用。(7＞禁止傾斜吊運物品。(8＞龍門吊吊運物品時，應(yīng)鳴鈴讓人躲開或繞開，禁止從人頭頂通過，開車前必須發(fā)出開車警告信號。(9＞禁止人隨物品一起升降。(10＞不允許長時間吊重于空中停留，龍門吊吊裝重物時，司機和地面指揮人員不得離開。(11＞檢查時應(yīng)切斷電源，且掛“有人檢修”的牌子，以免誤開車造成重大事故。結(jié)束語通過對小型龍門吊的設(shè)計，使我不僅了解起重設(shè)備中結(jié)構(gòu)設(shè)計最重要是要提高安全可靠度，滿足技術(shù)要求，設(shè)計出的結(jié)構(gòu)要經(jīng)久耐用，而且使我掌握了其狀態(tài)，性能，同時揭示了對此類設(shè)備的管、用、修工作的重點，使安全生產(chǎn)的可靠性意義。起重機的制造一直是工程機械中的一個亮點，在我公司就具有世界上最大噸位的1200噸起重機，它的設(shè)計與制作離不開龍門吊的參與，龍門吊作為起重機的一種，它們用于不同的工種和作業(yè)中，在某些車間或小型行業(yè)應(yīng)用極為普遍。本篇通過對龍門吊的受力與承載情況方面進行了全面的分析，利用平衡方程對其梁進行強度的校核，結(jié)構(gòu)的的設(shè)計以及許可載荷的確定，這樣又進一步論證了它的使用與安全性能，加上一些保護裝置后，可以應(yīng)用到現(xiàn)實中。設(shè)計制作簡單，使用方便。由于考慮到不同的應(yīng)用場合，因此對它的控制進行了多方面的規(guī)劃，分為有〈無）線搖控控制，直接操縱室操作